中國科學院物理研究所的科研團隊于2025年3月13日在國際頂級期刊《自然》上發(fā)表了一項突破性成果：成功研制出厚度僅為頭發(fā)絲直徑二十萬分之一的單原子層金屬材料。這是國際上首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料的制備，標志著二維材料研究邁入全新領域。

　　這種二維金屬的厚度僅相當于一張A4紙的百萬分之一，若將一塊三米見方的金屬塊壓制成該材料，其面積可覆蓋整個北京市。研究團隊通過自主研發(fā)的“范德華擠壓技術”，將鉍、錫、鉛等金屬材料封裝于單層二硫化鉬之間，既保證了材料的原子級極限厚度，又使其具備優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性。

　　此前，科學家雖能制備出極薄的金屬層，但其橫向尺寸通常小于100納米，且與襯底存在強化學鍵作用，嚴格意義上仍屬零維材料。而此次研究首次實現(xiàn)了“本征二維金屬”的普適性制備，突破了傳統(tǒng)范德華層狀材料體系的限制。國際審稿人高度評價稱，該工作“開創(chuàng)了二維金屬這一重要研究領域”，是“二維材料研究的重大進展”。

　　這一成果的應用前景廣闊。超微型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏傳感探測、極致高效催化等領域或?qū)⒂瓉砑夹g革新。例如，透明顯示技術可因二維金屬的導電性和光學特性實現(xiàn)突破;而超微型晶體管則有望推動電子設備進一步微型化與高效化。

　　研究由中國科學院物理研究所張廣宇研究員團隊主導，趙交交博士為論文第一作者，杜羅軍特聘研究員和張廣宇為通訊作者。項目獲得科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委及廣東省基礎與應用基礎研究重大項目等支持。

　　張廣宇研究員比喻稱：“正如三維金屬引領了銅器、青銅和鐵器時代，二維金屬可能開啟一個全新的技術紀元。”這一成果不僅填補了二維材料家族的空白，更在原子級制造技術上實現(xiàn)了從“實驗室探索”到“實際應用”的關鍵跨越。

　　值得注意的是，二維金屬的穩(wěn)定性遠超同類材料。傳統(tǒng)石墨烯等二維材料雖性能優(yōu)異，但在實際應用中易受環(huán)境影響，而范德華擠壓技術通過封裝工藝解決了這一難題。此外，該技術還可擴展至其他金屬體系，為未來材料設計提供了新思路。

　　與國外技術對比，中國在二維材料領域已展現(xiàn)出領先潛力。此前，手撕鋼、石墨烯等材料的國產(chǎn)化曾打破國外壟斷，而此次二維金屬的突破進一步鞏固了中國在新材料研發(fā)中的地位20。

　　業(yè)內(nèi)專家認為，這項研究將推動材料科學、電子工程、能源催化等多學科的交叉創(chuàng)新。隨著技術迭代，二維金屬或?qū)⒊蔀橄乱淮�信息器件、量子計算等領域的核心材料。

　　中國科學院物理研究所表示，團隊將繼續(xù)探索二維金屬的物理性質(zhì)與規(guī)模化制備工藝，并推動產(chǎn)學研合作，加速其商業(yè)化應用。這一里程碑式成果不僅彰顯了中國基礎研究的實力，也為全球新材料發(fā)展注入了新動能。